Caracterização e separação dos materiais presentes em cartuchos de toner pós consumo : avaliando o potencial econômico para reciclagem

Abstract

Os Resíduos de Equipamentos Eletroeletrônicos são a categoria de resíduos sólidos que mais tem crescido, em termos de geração, dentre os resíduos sólidos urbanos. Este grupo de resíduos contém computadores, televisores, celulares, impressoras, monitores, entre outros. Vários destes têm sido estudados exaustivamente em busca de soluções para a sua reciclagem, pois contêm metais de interesse econômico ou então elementos tóxicos. Porém, os toneres, largamente utilizados em equipamentos de impressão, têm despertado menor interesse por parte de empresas e pesquisadores. Devido às características deste produto, sua reciclagem se torna difícil, principalmente pela complexibilidade no desmonte e o risco associado ao pó remanescente dentro do cartucho. Neste contexto, buscou-se neste trabalho estudar cartuchos de toneres de diferentes fabricantes no intuito de verificar os materiais que fazem parte da sua composição, o percentual mássico de cada material, a viabilidade técnica e econômica de separação/segregação dos componentes e/ou materiais. A caracterização dos elementos metálicos ocorreu através da análise quantitativa por fluorescência de raios X de dispersão de energia e a identificação dos polímeros por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier. Os resultados demonstram uma composição heterogênea. Dentre as ligas metálicas destaca-se o aço carbono, aço galvanizado e aço niquelado. Esta concentração atinge 33% da massa total. Entre os polímeros a maior concentração é de ABS, com 18% da massa total. Uma simulação de linha de produção com separador magnético e eletrostático permitiu uma comparação entre um processo manual de desmontagem e um processo mecânico, avaliando as rotas de reciclagem. Desta etapa, foi possível concluir que os parâmetros estabelecidos foram eficientes na segregação do material. Os resultados do processo de separação magnética indicam que a 80 RPM o equipamento realizou uma segregação com baixos índices de contaminação nas. A separação eletrostática realizada na amostra indica que a 30 kV há uma baixa quantidade de material misto (4,13%), os elementos condutores apresentaram índices de 20,64% (alumínio e cobre). Os materiais não condutores, formados em grande parte por polímeros atingem um de 70,01% da amostra total. Ao fim, a análise de mercado possibilitou verificar valores reais praticados em Cooperativas e Associações para os componentes do cartucho toner.

Waste Electrical and Electronic Equipment are the category of solid waste that has grown the most, in terms of generation, among urban solid waste. This group of waste contains computers, televisions, cell phones, printers, monitors, among others. Several of these have been studied extensively in search of solutions for their recycling, since they contain metals of economic interest or toxic elements. However, toners, widely used in printing equipment, have attracted less interest from companies and researchers. Due to the characteristics of this product, its recycling becomes difficult, mainly due to the complexity in the dismantling and the risk associated with the remaining powder inside the cartridge. In this context, the aim of this study was to study toner cartridges from different manufacturers in order to verify the materials that are part of their composition, the percentage of each material's mass, the technical and economic feasibility of separation / segregation of the components and / or materials. The characterization of the metallic elements occurred through the quantitative analysis by X-ray fluorescence of energy dispersion and the identification of the polymers by Fourier transform infrared spectroscopy. The results demonstrate a heterogeneous composition. Among the metallic alloys, carbon steel, galvanized steel and nickel-plated steel stand out. This concentration reaches 33% of the total mass. Among the polymers the highest concentration is ABS, with 18% of the total mass. A production line simulation with a magnetic and electrostatic separator allowed a comparison between a manual disassembly process and a mechanical process, evaluating the recycling routes. From this stage, it was possible to conclude that the established parameters were efficient in the segregation of the material. The results of the magnetic separation process indicate that at 80 RPM the equipment performed a segregation with low contamination indexes. The electrostatic separation in the sample indicates that at 30 kV there is a low amount of mixed material (4.13%), the conductor elements presented indices of 20.64% (aluminum and copper). Nonconductive materials, largely composed of polymers, amount to 70.01% of the total sample. Finally, the market analysis made it possible to verify the actual values practiced in Cooperatives and Associations for the components of the toner cartridge.